Historia de las redes Ethernet

Historia de las redes Ethernet
En 1972 comenzó el desarrollo de una tecnología de redes conocida como Ethernet
Experimental- El sistema Ethernet desarrollado, conocido en ese entonces como red ALTO
ALOHA, fue la primera red de área local (LAN) para computadoras personales (PCs). Esta re d
funcionó por primera vez en mayo de 1973 a una velocidad de 2.94Mb/s.
Las especificaciones formales de Ethernet de 10 Mb/s fueron desarrolladas en conjunto por las
corporaciones Xerox, Digital (DEC) e Intel, y se publicó en el año 1980. Estas especificaciones
son conocidas como el estándar DEC-Intel-Xerox (DIX), el libro azul de Ethernet. Este
documento hizo de Ethernet experimental operando a 10 Mb/s un estándar abierto.
La tecnología Ethernet fue adoptada para su estandarización por el comité de redes l ocales
(LAN) de la IEEE como IEEE 802.3. El estándar IEEE 802.3 fue publicado por primera vez en
1985.
El estándar IEEE 802.3 provee un sistema tipo Ethernet basado, pero no idéntico, al estándar
DIX original. El nombre correcto para esta tecnología es IEEE 802.3 CSMA/CD, pero casi
siempre es referido como Ethernet.
IEEE 802.3 Ethernet fue adoptado por la organización internacional de estandarización (ISO),
haciendo de un estándar de redes internacional.
Ethernet continuó evolucionando en respuesta a los cambios en tecnología y necesidades de
los usuarios. Desde 1985, el estándar IEEE 802.3 se actualizó para incluir nuevas tecnologías.
Por ejemplo, el estándar 10BASE-T fue aprobado en 1990, el estándar 100BASE-T fue aprobado
en 1995 y Gigabit Ethernet sobre fibra fue aprobado en 1998.
Ethernet es una tecnología de redes ampliamente aceptada con conexiones disponibles para
PCs, estaciones de trabajo científicas y de alta desempeño, mini computadoras y sistemas
mainframe.
La arquitectura Ethernet provee detección de errores pero no corrección de los mismos.
Tampoco posee una unidad de control central, todos los mensajes son transmitidos a través de
la red a cada dispositivo conectado. Cada dispositivo es responsable de reconocer su propia
dirección y aceptar los mensajes dirigidos a ella. El acceso al canal de comunicación es
controlado individualmente por cada dispositivo utilizando un método de acceso probabilístico
conocido como disputa (contention).
Objetivos de Ethernet
Los objetivos principales de Ethernet son consistentes con los que se han convertido en los
requerimientos básicos para el desarrollo y uso de redes LAN.
Los objetivos originales de Ethernet son:
Simplicidad
Las características que puedan complicar el diseño de la red sin hacer una contribución
substancial para alcanzar otros objetivos se han excluido.
Bajo Costo
Las mejoras tecnológicas van a continuar reduciendo el costo global de los dispositivos de
conexión.
Compatibilidad
Todas las implementaciones de Ethernet deberán ser capaces de intercambiar datos a nivel de
capa de enlace de datos. Para eliminar la posibilidad de variaciones incompatibles de Ethernet,
la especificación evita características opcionales.
Direccionamiento flexible
El mecanismo de direccionamiento debe proveer la capacidad de dirigir datos a un único
dispositivo, a un grupo de dispositivos, o alternativamente, difundir (broadcast) el mensaje a
todos los dispositivos conectados a la red.
Equidad
Todos los dispositivos conectados deben tener el mismo acceso a la red.
Progreso
Ningún dispositivo conectado a la red, operando de acuerdo al protocolo Etheret, debe ser
capaz de prevenir la operación de otros dispositivos.
Alta velocidad
La red debe operar eficientemente a una tasa de datos de 10 Mb/s.
Bajo retardo
En cualquier nivel de tráfico de la red, debe presentarse el mínimo tiempo de retardo posible
en la transferencia de datos.
Estabilidad
La red debe ser estable bajo todas las condiciones de carga. Los mensajes entre gados deben
mantener un porcentaje constante de la totalidad del tráfico de la red.
Mantenimiento
El diseño de Ethernet debe simplificar el mantenimiento de la red, operaciones y
planeamiento.
Arquitectura en capas
El diseño Ethernet debe ser especificado en término de capas de forma de separar las
operaciones lógicas de los protocolos de capa de enlace de las especificaciones de
comunicaciones físicas del canal de comunicación.
Redes Locales (LAN)
Las redes son conjuntos de ordenadores independientes que se comunican entre si a través de
un medio de red compartido. Las redes de área local son aquellas que conectan una red de
ordenadores normalmente confinadas en un área geográfica, como un solo edificio o un
campus de la universidad. Las LAN, sin embargo, no son necesariamente simples de planificar,
ya que pueden unir muchos centenares de ordenadores y pueden ser usadas por muchos miles
de usuarios. El desarrollo de varias normas de protocolos de red y medios físicos han hecho
posible la proliferación de LAN's en grandes organizaciones multinacionales, aplicaciones
industriales y educativas.
Redes de Area Extensa (WAN)
A menudo una red se localiza en situaciones físicas múltiples. Las redes de área extensa
conectan múltiples redes LAN que están geográficamente dispersas. Esto se realiza
conectando las diferentes LAN's mediante servicios que incluyen líneas telefónicas alquiladas
(punto a punto), líneas de teléfono normales con protocolos síncronos y asíncronos, enlaces
vía satélite, y servicios portadores de paquetes de datos.
Internet
Con el meteórico auge en demanda para la conectividad, Internet se ha convertido en la
autopista de comunicaciones para millones de usuarios. Internet fue usado inicialmente por el
ejército y las instituciones académicas, pero ahora es un cauce de información completo para
cualquiera, en todas las formas de información y comercio. Los sitios World Wide Web (WWW)
de Internet proporcionan ahora recursos personales, educativos, políticos y eco nómicos a cada
esquina del planeta.
Intranet
Con los avances hechos en software basado en navegadores para Internet, hay ahora un
fenómeno denominado Intranet que han desarrollado corporaciones y otras organizaciones
privadas. Una Intranet es una red privada que utiliza herramientas del tipo de Internet, pero
disponible sólo dentro de esa organización. Una Intranet permite un modo de acceso fácil a
información corporativa para los empleados a través del mismo tipo de herramientas que
emplean para moverse fuera de la compañía.
Ethernet
Ethernet es la capa física más popular la tecnología LAN usada actualmente. Otros tipos de LAN
incluyen Token Ring, Fast Ethernet, FDDI, ATM y LocalTalk. Ethernet es popular porque
permite un buen equilibrio entre velocidad, costo y facilidad de instalación. Estos puntos
fuertes, combinados con la amplia aceptación en el mercado y la habilidad de soportar
virtualmente todos los protocolos de red populares, hacen a Ethernet la tecnología ideal para
la red de la mayoría los usuarios de la informática actual. La norma de Ethernet fue definida
por el Instituto para los Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE) como IEEE Standard 802.3.
Adhiriéndose a la norma de IEEE, los equipo y protocolos de red pueden interoperar
eficazmente.
Fast Ethernet
Para redes Ethernet que necesitan mayores velocidades, se estableció la norma Fast Ethernet
(IEEE 802.3u). Esta norma elevó los límites de 10 Megabits por segundo (Mbps.) de Ethernet a
100 Mbps. con cambios mínimos a la estructura del cableado existente. Hay tres tipos de Fast
Ethernet: 100BASE-TX para el uso con cable UTP de categoría 5, 100BASE-FX para el uso con
cable de fibra óptica, y 100BASE-T4 que utiliza un par de cables más para permitir el uso con
cables UTP de categoría 3. La norma 100BASE-TX se ha convertido en la más popular debido a
su íntima compatibilidad con la norma Ethernet 10BASE-T. En cada punto de la red se debe
determinar el número de usuarios que realmente necesitan las prestaciones más altas, para
decidir que segmentos del troncal necesitan ser específicamente reconfigurados para
100BASE-T y seleccionar el hardware necesario para conectar dichos segmentos "rápidos" con
los segmentos 10BASE-T existentes.
Protocolos
Los protocolos de red son normas que permiten a los ordenadores comunicarse. Un protocolo
define la forma en que los ordenadores deben identificarse entre si en una red, la forma en
que los datos deben transitar por la red, y cómo esta información debe procesarse una vez que
alcanza su destino final. Los protocolos también definen procedimientos para gestionar
transmisiones o "paquetes" perdidos o dañados. IPX (para Novell NetWare), TCP/IP (para
UNIX, WindowsNT, Windows 95/98 y otras plataformas), DECnet (para conectar una red de
ordenadores Digital), AppleTalk (para los ordenadores Macintosh), y NetBIOS/NetBEUI (para
redes LAN Manager y WindowsNT) son algunos de los protocolos más populares en la
actualidad.
Aunque cada protocolo de la red es diferente, todos pueden compartir el mismo cableado
físico. Este concepto es conocido como "independencia de protocolos," lo que significa que
dispositivos que son compatibles en las capas de los niveles físico y de datos permiten al
usuario ejecutar muchos protocolos diferentes sobre el mismo medio físico.
Medios Físicos
Una parte importante en el diseño e instalación de una red Ethernet es la correcta selección
del medio físico apropiado al entorno existente. Actualmente, se emplean, básicamente,
cuatro tipos de cableados o medios físicos: coaxial grueso ("thickwire") para re des 10BASE5,
coaxial fino ("thinwire") para redes 10BASE2, par trenzado no apantallado (UTP) para redes
10BASE-T o 100Base-TX y fibra óptica para redes 10BASE-FL o 100BASE-FX. Esta amplia
variedad de medios físicos refleja la evolución de Ethernet y la fle xibilidad de la tecnología.
Cada tipo tiene sus ventajas e inconvenientes. La adecuada selección del tipo de medio
apropiado para cada caso, evitará costes de recableado, según vaya creciendo la red.
Cable Coaxial Grueso
El cable coaxial grueso o Ethernet 10Base-5, se empleaba, generalmente, para crear grandes
troncales ("backbones"). Un troncal une muchos pequeños segmentos de red en una gran LAN.
El cable coaxial grueso es un troncal excelente porque puede soportar muchos nodos en una
topología de bus y el segmento puede ser muy largo. Puede ir de un grupo de trabajo al
siguiente, donde las redes departamentales pueden ser interconectadas al troncal. Un
segmento de cable coaxial grueso puede tener hasta 500 metros de longitud y máximo de 100
nodos conectados.
El cable coaxial grueso es pesado, rígido, caro y difícil de instalar. Sin embargo es inmune a
niveles corrientes de ruido eléctrico, lo que ayuda a la conservación de la integridad de las
señales de la red. El cable no ha de ser cortado para instalar nuevos nodos, sino "taladrado"
con un dispositivo comúnmente denominado "vampiro". Los nodos deben de ser espaciados
exactamente en incrementos de 2.5 metros para prevenir la interferencia de la señales.
Debido a esta combinación de ventajas e inconvenientes, el cable coaxial grueso es más
apropiado, aunque no limitado a, aplicaciones de troncal.
Cable Coaxial Fino
El cable coaxial fino, o Ethernet 10Base-2, ofrece muchas de las ventajas de la topología de bus
del coaxial grueso, con un coste menor y una instalación más sencilla. El cable coaxial fino es
considerablemente más delgado y más flexible, pero sólo puede soportar 30 nodos, cada uno
separado por un mínimo de 0.5 metros, y cada segmento no puede superar los 185 metros.
Aún sujeto a estas restricciones, el cable coaxial fino puede ser usado para crear troncales,
aunque con menos nodos.
Un segmento de cable coaxial fino esta compuesto por muchos cables de diferentes
longitudes, cada uno con un conector de tipo BNC en cada uno de los extremos. Cada cable se
conecta al siguiente con un conector de tipo "T", donde se necesita instalar un nodo.
Los nodos pueden ser conectados o desconectados de la "T", según se requiera, sin afectar al
resto de la red. El cable coaxial fino es una solución de bajo coste, reconfigurable, y la
topología de bus le hace atractivo para pequeñas redes, redes departamentales, pequeños
troncales, y para interconectar pocos nodos en una sola habitación, como en un laboratorio.
Par Trenzado
El cable de par trenzado no apantallado, o UTP, ofrece muchas ventajas respecto de los cables
coaxiales, dado que los coaxiales son ligeramente caros y requieren algún cuidado durante la
instalación. El cable UTP es similar, o incluso el mismo, al cable telefónico que puede estar
instalado y disponible para la red en muchos edificios.
Hoy, los esquemas de instalación de cableado más populares son 10BASE-T y 100BASE-TX,
tanto con cable de par trenzado de tipo apantallado como sin apantallar (STP y UTP,
respectivamente). Como hemos dicho es un cable similar al telefónico y existe una gran
variedad de calidades; a mejor calidad, mejores prestaciones. El cable de Categoría 5 es el de
mejor calidad, más caro y ofrece soporte para la transmisión de hasta 100 Mbps. (megabits por
segundo). Los cables de Categoría 4 y Categoría 3 son menos caros, pero no pueden soportar
las mismas velocidades para la transmisión de los datos, como 10 Mbps. (10Base-T). La norma
100BASE-T4 permite soportar Ethernet a 100 Mbps. sobre cable de Categoría 3, pero éste es
un esquema torpe y por consiguiente 100BASE-T4 ha visto muy limitada su popularidad.
El cable de Categoría 4 soporta velocidades de hasta 20 Mbps., y el de Categoría 3 de hasta 16
Mbps. Los cables de Categoría 1 y 2, los más asequibles, fueron diseñados principalmente para
aplicaciones de voz y transmisiones de baja velocidad (menos de 5 Mbps.), y no deben de ser
usados en redes 10Base-T.
Los segmentos UTP están limitados a 100 metros.
Fibra Optica
Para las aplicaciones especializadas son populares los segmentos Ethernet de fibra óptica, o
10BASE-FL. El cable de fibra óptica es más caro, pero es inestimable para las situaciones donde
las emisiones electrónicas y los riesgos medioambientales son una preocupación. El cable de
fibra óptica puede ser útil en áreas donde hay grandes cantidades de interferencias
electromagnética, como en la planta de una fábrica.
La norma Ethernet permite segmentos de cable de fibra óptica de dos kilómetros de longitud,
haciendo Ethernet a fibra óptica perfecto para conectar nodos y edificios que de otro modo no
podrían ser conectados con cableados de cobre.
Lo más importante a resaltar sobre los concentradores es que sólo permiten a los usuarios
compartir Ethernet. Una red de repetidores es denominada "Ethernet compartido", lo que
implica que todos los miembros de la red están contendiendo por la transmisión de datos
hacia una sola red (dominio de colisión). Esto significa que miembros individuales de una red
compartida sólo consiguen un porcentaje del ancho de banda de red disponible. El número y
tipo de concentradores en cualquier dominio de colisión para Ethernet 10 Mbps. está limitado
por las reglas siguientes:
Tipo de Red
Máx. nº de Nodos por Segmento Distancia Máx. por Segmento
10Base-T
2
100 m.
10Base-2
30
185 m.
10Base-5
100
500 m.
10Base-FL
2
2000 m.
El nuevo estándar de Ethernet de 10 Gigabit ¿Por qué necesitamos Ethernet de 10
Gigabits?
En junio de 2002 se ratificó el estándar IEEE 802.3ae de Ethernet de 10 Gigabit, que
continúa con lo ya establecido por anteriores estándares de Ethernet de separación
entre la capa MAC (Media Access Control ) y la capa Phy (Physical Media Layer ).
Soporta dos tipos de PHY:
LAN-PHY y WAN-PHY.
LAN-PHY se puede utilizar en redes de fibra privadas tales como: fibra de monomodo
(distancias amplias y largas), fibra multimodo (distancia corta) para cubrir distancias de
hasta 40 kilómetros.
WAN PHY se puede utilizar con los interfaces SONET/SDH OC-192/STM-64 existentes
que proporcionan soporte a zonas extensas en redes metropolitanas, nacionales e
incluso internacionales.
En un principio, los estándares de 10 Gigabits fueron especificados para interfaces de
fibra óptica exclusivamente. Pero, más recientemente, se ha acordado el estándar
10GBase-CX (IEEE 802.3ak) para utilizar cableado de cobre de alta calidad desarrollado
inicialmente para el estándar de cableado de centros de datos InfiniBand. También se
está desarrollando un estándar a utilizar con cable de par trenzado sin apantallar (Cat.
5 o Cat. 7).
La proliferación de aplicaciones multimedia, que combinan imágenes, vídeo y sonido,
ha hecho que los archivos de más de 50 MB empiecen a ser habituales. Los usuarios
esperan que aparezcan imágenes instantáneamente; sólo Ethernet con capacidad de
transmisión de 10 Gigabits puede garantizar este nivel de tiempo de respuesta. El
despliegue constante de PCs de alto rendimiento y estaciones de trabajo está
incrementando la presión sobre la infraestructura de la red. Aún cuando los actuales
switches Fast Ethernet con uplinks a Gigabit permiten conectar varios PCs equipados
con Fast Ethernet a 100 Mbps, su uso no es el apropiado para una compañía con varios
PCs, estaciones de trabajo y servidores a Gigabit. En estos entornos son absolutamente
necesarios los switches de alto rendimiento para Ethernet a Gigabit con capacidad de
uplink a 10 Gigabits para proporcionar los niveles adecuados de control, prestaciones
de la red, seguridad y fiabilidad. A medida que los precios de las últimas generaciones
de componentes de 10 Gigabits bajen inevitablemente, la mayoría de los servidores de
archivo y dispositivos de almacenamiento de datos comenzarán a soportar troncales
de 10 Gigabits. Esto permitirá conectar más PCs y estaciones de trabajo con capacidad
Gigabit a velocidad plena.